СПОСОБ АНКЕРОВКИ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОСВЕРЛЕННЫХ ОТВЕРСТИЯХ И КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА Российский патент 1997 года по МПК E01B31/26 F16B13/14 C09J11/00 E04B9/22 

Изобретение относится к способу анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, в просверленных отверстиях с помощью двухкомпонентных клеев и металлических вкладышей, в частности старых, требующих санирования отверстиях в шпалах рельсовых путей, а также в отверстиях полов, стен, потолков и т.п. из дерева, бетона, стали или камня. Известен способ анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, включающий рассверливание отверстий, замоноличивание их полимерными втулками, полученными из двухкомпонентного клея с заполнителем, и установку крепежных элементов [1]
Поскольку эти работы выполняются большей частью неквалифицированным персоналом, существует опасность неправильного выбора металлических вкладышей и тем самым неудовлетворительных результатов. Другой недостаток известного способа состоит в том, что после затяжки винтов с нужным моментом винт нельзя больше ослабить. Однако часто существует потребность вскоре после первой затяжки винта еще раз ослабить его и произвести корректировку закрепляемой системы.

Еще один недостаток известного способа состоит в том, что двухкомпонентный клей необходимо смешивать, прежде, чем им будет заполнено отверстие. Таким образом приходится всегда заново готовить небольшое количество клея, поскольку схватывание готового смешанного двухкомпонентного клея начинается уже через несколько мин.

В основу изобретения положена задача усовершенствования и упрощения известного способа и устранения при этом вышеперечисленных недостатков. Кроме того, способ согласно изобретению должен быть пригоден и для отверстий в потолках (работы над головой) и стенах.

Эта задача согласно изобретению решается за счет того, что при способе анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, включающем рассверливание отверстий, замоноличивание их полимерными втулками, полученными из двухкомпонентного клея с заполнителем, и установку крепежных элементов; отверстия, при необходимости предварительно рассверленные, очищенные и обезжиренные, заполняют приблизительно наполовину или на три четверти способной к уплотнению смесью из высокоизносостойкого волокна или стружки из металлов, полимеров и/или керамики со средней длиной менее половины диаметра отверстия, затем при необходимости добавляют загуститель, после этого последовательно или одновременно вводят компоненты клея, затем заполняют остальной частью необходимого количества волокна или стружки, а при использовании крепежных элементов без самонарезающей резьбы предварительно выполняют центровочное отверстие, а затем вставляют их и при необходимости крепят.

Способ согласно изобретению особенно пригоден для отверстий на рельсовых путях, в частности в требующих санирования шпалах, или для отверстий в основаниях. Он может применяться также и для отверстий в стенах и потолках. При этом не имеет значения материал основания. Оно может быть из дерева, бетона, стали или камня.

В способе согласно изобретению необязательно смешивать оба компонента клея. Они могут быть помещены в отверстие также в несмешанном виде последовательно или одновременно или смешаны с волокном или стружкой в пластичную массу. Используемый согласно изобретению вкладыш в форме волокна или стружки обеспечивает хорошее и достаточное перемешивание компонентов в отверстии.

Кроме того, способ согласно изобретению позволяет использовать в качестве крепежных элементов винты и затягивать их с заданным моментом. Благодаря этому сразу же происходит соединение с силовым замыканием между винтом и стенкой отверстия. Можно даже в течение срока жизнеспособности жидких компонентов несколько раз ослабить винт и снова прочно затянуть, не ухудшая этим хороший результат. Моменты затяжки до 500 нм могут быть достигнуты без проблемы. Момент ослабления составляет около 200 нм.

Испытания на выдергивание винтов, закрепленных с помощью способа согласно изобретению в шпалы, которым было 30 лет, показали, что при моменте затяжки около 50 нм необходимо усилие выдергивания до 67 кн.

По окончании срока жизнеспособности жидких компонентов, т.е. во время фазы отверждения, винтовое соединение по возможности не следует ослаблять или затягивать. Эта фаза длится, как правило, 2 3 ч. Продолжительность отверждения зависит от состава смеси, окружающей температуры и температуры материала. По окончании фазы отверждения можно опять многократно завинчивать и отвинчивать винт. Это может потребоваться, например для замены сломанной шайбы Гровера. На случай повреждения витков резьбы согнутым винтом в отверстие можно вклеить новый винт.

Для облегчения удаления винта после отверждения следует предпочтительно протереть винт перед анкеровкой в отверстии масляной тряпкой, т.е. масло служит смазкой между винтом и отвержденной смесью из металлической стружки и двухкомпонентного клея.

В качестве компонентов клея зарекомендовали себя прежде всего жидкий компонент (А), состоящий из алифатических и циклоалифатических эпоксидных смол, моно- и бифункциональных реактивных разбавителей и повышающих адгезию средств, и жидкий компонент (В), состоящий из алифатических и/или циклоалифатических полиаминов, полиамидоаминов, оснований Манниха, а также повышающих адгезию средств и при необходимости ускорителей.

Хорошие результаты достигаются также в том случае, когда в качестве компонентов клея используется жидкий компонент (С), состоящий из диизоцианатов с повышающими адгезию средствами и обычными добавками, а в качестве другого жидкого компонента (Д) состав из многофункциональных спиртов с повышающими адгезию и вспомогательными средствами.

В экстремальных случаях, т.е. для санирования сквозных отверстий, например на рельсовых путях, добавляют 1 2 капли загустителя, который вызывает загустевание обоих компонентов клея при смешивании с металлической стружкой. Это загустевание материала препятствует его выпадению через открытое вниз отверстие. В качестве загустителя для способа согласно изобретению пригодны низковязкие диизоцианаты и метакрилаты.

Для санирования примыкающей к нестабильному отверстию части основания из дерева, камня или бетона к двум компонентам А и В или С и Д клея может быть добавлен низкомолекулярный фунгицид, который за счет диффузии медленно проникает наружу в подгнившую часть основания, например деревянной шпалы, и тем самым препятствует дальнейшему поражению грибками или, по крайней мере, замедляет.

Фунгициды должны быть совместимы с соответствующими компонентами, не вступая в реакцию с ними. Кроме того, размер их молекул должен быть маленьким, т.е. молекулярная масса должна быть относительно низкой. Это необходимо для того, чтобы напрасно не препятствовать диффузии фунгицида из клеевой матрицы в примыкающую древесину или кладку.

Идеальный размер молекул или идеальная молекулярная масса зависит от средней величины молекул или средней молекулярной массы компонентов клея и размера ячейки, образующейся при соединении пространственной сетки. Мелкие ячейки требуют меньших молекул, большие ячейки допускают большие молекулы. Крупные ячейки в пространственной решетке клеевой матрицы обеспечивают более быструю диффузию, чем мелкие.

Согласно изобретению к двум компонентам клея добавляют в качестве низкомолекулярного фунгицида, например "ровалин GZ" (Биохема Швабен, Др. Леманн унд Ко. Мемминген), "родурол F2" (Биохема Швабен, Др. Леманн унд Ко. Мемминген) или "консервант RT" (Торхеми Гмбх, Шпейер) в количестве 0,25 10 мас. по отношению к обоим компонентам клея. Предпочтительно использовать "ровалин GZ" в количестве 0,25 3,5 мас. по отношению к обоим компонентам клея.

Процесс санирования отверстия на рельсовых путях производят, например, следующим образом:
1. Старый винт извлекают из поврежденного отверстия шпалы. Перед повторным использованием винта его вытирают тряпкой от крупных частиц грязи, масла и остатков консистентной смазки.

2. Отверстие очищают от частиц грязи и твердых веществ, а также от трухлявой древесины у деревянных шпал. Это можно сделать при необходимости и рассверливанием.

3. Отверстие заполняют приблизительно половиной количества способной к уплотнению смеси из высокоизносостойкой металлической стружки со средней длиной менее половины диаметра отверстия.

При диаметре отверстия 26 мм пригодна стружка из высокоизносостойких металлов или сплавов длиной 0,1 15 мм. Предпочтительно использовать стружку длиной 0,1 7 мм. В частности, если длина стружки разная и имеет относительно широкий разброс, смесь хорошо уплотняется.

4. Вводят компонент А (для уретановых клеев компонент С).

5. Вводят компонент В (для уретановых клеев компонент Д).

Вполне возможно предварительно смешивать компоненты А и В (для уретановых клеев компоненты С и Д) и ввести в виде смеси.

6. Необходимый остаток стружки вводят примерно на 1 см ниже края отверстия.

7. При использовании винтов с несамонарезающей резьбой необходимо предварительно выполнить с помощью оправки и т.п. центровочное отверстие.

8. Винт вставляют и затягивают его с предусмотренным для этого моментом.

С помощью этих простых даже для необученного персонала операций достигается производительность около 180 санированных отверстий в ч.

Как описано выше, способ согласно изобретению пригоден не только для анкеровки винтов в требующих санирования отверстиях рельсовых путей, но и вообще для анкеровки крепежных элементов, в частности гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, в отверстиях, например, в бетонных полах, и прежде всего в стенах и потолках. Приготовленную пластичную массу вдавливают в предварительно подготовленные отверстия в стене или потолке, вдавливают или ввинчивают в этот пластичный дюбель крепежный элемент и прочно затягивают его. Как правило диаметр винта на 2 мм меньше диаметра отверстия. Однако и очень мелкие винты с еще меньшим диаметром или другие крепежные элементы можно крепить с силовым замыканием с помощью способа согласно изобретению. Поскольку пластичная масса твердеет лишь через 2 5 ч, можно заполнить большим количеством однажды приготовленной дюбельной массы большое число отверстий. Диаметр отверстий играет при этом второстепенную роль, поскольку масса пригодна как для больших, так и для маленьких отверстий.

Особенно пригоден способ согласно изобретению в том случае, когда к анкеровке предъявляются высокие требования и тем не менее как при монтаже, так и позже, существует необходимость еще раз ослабить винт и снова затянуть его.

В то же время при добавке фунгицида способ согласно изобретению имеет то преимущество, что санируется и примыкающая к отверстию часть основания из дерева, камня или бетона.

При применении в качестве волокна или стружки не металлов, а полимеров или керамики готовая анкеровка представляет собой также хорошую электрическую изоляцию. Это может иметь большое преимущество при анкеровке крепежных элементов для воздушной контактной сети.

Предметом настоящего изобретения является, таким образом, прежде всего способ анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, в отверстиях. Другим предметом изобретения является композиция для анкеровки крепежных элементов в отверстиях, состоящая из способной к уплотнению смеси из высокоизносостойкого волокна или стружки со средней длиной менее половины диаметра отверстия, а также из двух компонентов клея и при необходимости загустителя. Используется композиция, содержащая низкомолекулярный фунгицид для санирования в случае необходимости подгнивших, пораженных грибками отверстий. Предпочтительно используемая композиция имеет соотношение количеств смеси волокна или стружки (твердая составляющая) и двух компонентов клея, а также при необходимости загустителя и фунгицида (жидкая составляющая) 90:10 мас.

Пример 1. В требующих санирования шпалах просверливали отверстия глубиной около 180 мм и диаметром 26 мм. Отверстия заполняли металлической стружкой длиной 3 7 мм. Лишь около 3±2% имели длину <3 мм и менее 5% длину > 7 мм. Затем отверстия заполняли 10 15 г свежеприготовленного двухкомпонентного клея, состоящего из жидкого компонента А из алифатических и циклоалифатических эпоксидных смол, моно- и бифункциональных реактивных разбавителей, а также повышающих адгезию средств для регулирования реологии и жидкого компонента В из алифатических и циклоалифатических полиаминов, полиамидоаминов, повышающих адгезию средств и ускорителей. На этот слой насыпали слой металлической стружки диаметром 0,1 7 мм. Около половины стружки имело длину <1 мм и только около 15 25% длину 4- 7 мм. Для крепления болтов с несамонарезающей резьбой выполняли центровочное отверстие.

В подготовленные таким образом отверстия ввинчивали обычные болты для крепления рельсов. Через 10 мин их можно было ослабить или сильнее затянуть. Через 6 ч клей схватился настолько, что болты можно было снова вывинтить и завинтить, не разрушая новой образованной резьбы из склеившейся металлической стружки.

Пример 2. Для крепления на дюбелях в предварительно изготовленных отверстиях или в заново просверливаемых отверстиях в полу, стене или над головой из компонентов А и В или С и Д клея, а также из высокоизносостойкой металлической стружки приготавливают пластическую массу. Металлическую стружку, средняя длина которой меньше половины диаметра отверстий, месят с предварительно смешанными компонентами А и В или С и Д. Количество компонента С зависит от кривой разброса металлической стружки и ее формы и составляет 5 - 15 мас. Полученный таким образом пластичный дюбель вдавливают в отверстие и уплотняют нажимом. Винты с самонарезающей резьбой могут быть тогда ввинчены непосредственно. Для винтов с несамонарезающей резьбой необходимо предварительно выполнить аналогично примеру 1 центровочное отверстие. Используемое количество пластичного дюбеля зависит от диаметра отверстия и используемого винта.

Оказалось, что таким образом винты со значительно меньшим диаметром, чем диаметр отверстия, также образуют соединения с силовым замыканием.

Пример 3. При строительстве туннелей и мостов планируют выемки и отверстия с тем, чтобы покрыть возникающую позднее потребность в отверстиях для дюбелей, не повреждая позднее сверлением бетонный элемент.Однако поскольку к моменту планирования точное назначение используемого крепежного элемента еще неточно известно, из предосторожности выбирают наибольший требуемый диаметр этих позднее необходимых отверстий, например, 16 мм для толстых грузонесущих анкеров. Эти отверстия заполняют согласно примерам 1 и 2. Более толстые болты ввинчивают перед схватыванием, а более тонкие могут быть ввинчены и после схватывания, и они обладают хорошим соединением с силовым замыканием.

Способ анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, в просверленных отверстиях с помощью двухкомпонентных клеев и металлических вкладышей заключается в том, что рассверленные отверстия, при необходимости очищенные и обезжиренные, заполняют приблизительно наполовину или на три четверти способной к уплотнению смесью из высокоизносостойкого волокна или стружки из металлов, полимеров и/или керамики со средней длиной менее половины диаметра отверстий, затем при необходимости добавляют загуститель, после этого последовательно или одновременно помещают оба компонента клея и в заключение заполняют остальную часть необходимого количества металлической стружкой, после чего вставляют крепежные элементы и при необходимости крепят их. К двухкомпонентному клею может быть добавлен низкомолекулярный фунгицид для санирования примыкающей к отверстию части основания из дерева, камня или бетона. 2 с. и 7 з. п. ф-лы.

1. Способ анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, включающий рассверливание отверстий, замоноличивание их полимерными втулками, полученными из двухкомпонентного клея с заполнителем, и установку крепежных элементов, отличающийся тем, что рассверленные отверстия, при необходимости предварительно очищенные и обезжиренные, заполняют, по существу, на 1/2 или на 3/4 способной к уплотнению смесью из высокоизносостойкого волокна или стружки из металлов, полимеров и/или керамики со средней длиной менее половины диаметра отверстий, затем при необходимости добавляют загуститель, после этого последовательно или одновременно вводят компоненты клея, затем заполняют остальной частью необходимого количества волокна или стружки и при использовании крепежных элементов без самонарезающей резьбы предварительно выполняют центровочное отверстие, после чего вставляют крепежные элементы и при необходимости крепят их. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонентов используют один жидкий компонент, состоящий из алифатических и циклоалифатических эпоксидных смол, моно- и бифункциональных реактивных разбавителей и повышающих адгезию средств, и другой жидкий компонент, состоящий из алифатических и/или циклоалифатических полиаминов, полиамидоаминов, оснований Манниха, а также повышающих адгезию средств и при необходимости ускорителей. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонентов клея используют жидкий компонент, состоящий из изоциантов с повышающими адгезию средствами и обычными добавками, и жидкий компонент, состоящий из многофункциональных спиртов с повышающими адгезию и вспомогательными средствами. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что для анкеровки крепежных элементов в требующих санирования отверстиях в шпалах или других основаниях, например полах, стенах или потолках из дерева, камня или бетона, к компонентам клея добавляют низкомолекулярный фунгицид. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве низкомолекулярного фунгицида добавляют Ровалин GZ, Родурол F2 или консервант RT в количестве 0,25 10 мас. по отношению к обоим компонентам клея, предпочтительно Ровалин GZ в количестве 0,25 3,5 мас. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загустителя добавляют 1 2 капли низковязкого диизоцианата или метакрилата. 7. Композиция для анкеровки крепежных элементов, в частности винтов, гвоздей, анкеров, зажимов и болтов, в просверленных отверстиях, включающая двухкомпонентный клей с заполнителем, отличающаяся тем, что она содержит в качестве заполнителя способную к уплотнению смесь высокоизносостойкого волокна или стружки со средней длиной менее половины диаметра отверстий и при необходимости загуститель. 8. Композиция по п. 7, отличающаяся тем, что для анкеровки крепежных элементов в требующих санирования отверстиях в основаниях из дерева, камня или бетона она содержит низкомолекулярный фунгицид в количестве 0,25 10,0 мас. по отношению к обоим компонентам клея, предпочтительно Ровалин GZ в количестве 0,25 3,5 мас. 9. Композиция по пп.7 и 8, отличающаяся тем, что соотношение смеси из волокна или стружки и двух компонентов клея, а также при необходимости загустителя и фунгицида составляет 90 10 мас.

Приоритет по пунктам:
13.04.91 по пп.1 3, 5 и 8;
28.11.91 по пп.4, 6, 7 и 9.